JPH1158002A - スパイラル鋼管のシーム溶接方法及び装置 - Google Patents
スパイラル鋼管のシーム溶接方法及び装置Info
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- JPH1158002A JPH1158002A JP21777797A JP21777797A JPH1158002A JP H1158002 A JPH1158002 A JP H1158002A JP 21777797 A JP21777797 A JP 21777797A JP 21777797 A JP21777797 A JP 21777797A JP H1158002 A JPH1158002 A JP H1158002A
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- Japan
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- welding
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- welding torch
- torch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】スパイラル鋼管のシーム溶接において、シーム
位置と溶接トーチ位置とを自動的に一致させ、溶接品質
の向上を図る。 【解決手段】外面溶接点より螺旋の１ピッチ上流側の帯
鋼のエッジ位置を検出し、この検出に従って、外面溶接
トーチの位置を倣い制御する。
位置と溶接トーチ位置とを自動的に一致させ、溶接品質
の向上を図る。 【解決手段】外面溶接点より螺旋の１ピッチ上流側の帯
鋼のエッジ位置を検出し、この検出に従って、外面溶接
トーチの位置を倣い制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパイラル鋼管の
シーム溶接方法及び装置に関し、スパイラル鋼管の外面
溶接トーチを最適位置に制御する技術に関する。
シーム溶接方法及び装置に関し、スパイラル鋼管の外面
溶接トーチを最適位置に制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパイラル鋼管は帯鋼を螺旋状に巻きな
がら帯鋼のエッジ同士を突き合せ、内面、外面の順でそ
れぞれ突き合わせ部を溶接して連続的に製造される。こ
の溶接位置を適切位置に保つことは溶接品質の向上を図
る上で重要であり、そのための従来技術は、次のような
ものであった。 （１）オペレータが外面トーチ近傍に立ち、シーム位置
とトーチ位置を絶えず監視し、トーチ位置をシーム位置
から外れないように調整する。これは、オペレータの負
荷が大きく、また、シーム位置とトーチ位置とのズレ量
の認知、トーチの移動量操作には個人差があり、正確に
制御することは困難であった。 （２）シーム部をセンサを用いて検出する技術として磁
気や、渦流によってシーム部の凹みを電磁気的に検出す
る技術もあるが、鋼帯の表面の状態による検出誤差が避
けられないという問題がある。 （３）内面溶接時の残留熱分布をスパイラル鋼管の外面
で測定し、シーム位置を検知する方式が特公昭５６−３
８３１７号公報で示されているが、中断、食休等でミル
が停止すると残留熱が急速に低下し約半周検知不能とな
る。また、突き合せコイルの板厚偏差によって、温度分
布が変化し、温度のピークとシーム部とは一致しないこ
とがあり、正しく追従できない。 （４）特開平５−１７７３５４号公報には視覚センサを
用いる技術が開示されている。この技術では内面溶接時
の溶鋼が外面に溶け出し、シーム部の溝が連続して埋ま
ってしまうことがあり、検出が困難となる場合がある。 （５）コイル側縁部に明瞭な線を描き、この線を基準と
して追従する技術が特開平５−１３８２４２号公報にあ
る。これは、客先によっては、線を消す必要があり、多
くの作業工程が必要となる。また、コイル全面を成形機
で曲げ加工するため、明瞭な線を維持することは難し
い。
がら帯鋼のエッジ同士を突き合せ、内面、外面の順でそ
れぞれ突き合わせ部を溶接して連続的に製造される。こ
の溶接位置を適切位置に保つことは溶接品質の向上を図
る上で重要であり、そのための従来技術は、次のような
ものであった。 （１）オペレータが外面トーチ近傍に立ち、シーム位置
とトーチ位置を絶えず監視し、トーチ位置をシーム位置
から外れないように調整する。これは、オペレータの負
荷が大きく、また、シーム位置とトーチ位置とのズレ量
の認知、トーチの移動量操作には個人差があり、正確に
制御することは困難であった。 （２）シーム部をセンサを用いて検出する技術として磁
気や、渦流によってシーム部の凹みを電磁気的に検出す
る技術もあるが、鋼帯の表面の状態による検出誤差が避
けられないという問題がある。 （３）内面溶接時の残留熱分布をスパイラル鋼管の外面
で測定し、シーム位置を検知する方式が特公昭５６−３
８３１７号公報で示されているが、中断、食休等でミル
が停止すると残留熱が急速に低下し約半周検知不能とな
る。また、突き合せコイルの板厚偏差によって、温度分
布が変化し、温度のピークとシーム部とは一致しないこ
とがあり、正しく追従できない。 （４）特開平５−１７７３５４号公報には視覚センサを
用いる技術が開示されている。この技術では内面溶接時
の溶鋼が外面に溶け出し、シーム部の溝が連続して埋ま
ってしまうことがあり、検出が困難となる場合がある。 （５）コイル側縁部に明瞭な線を描き、この線を基準と
して追従する技術が特開平５−１３８２４２号公報にあ
る。これは、客先によっては、線を消す必要があり、多
くの作業工程が必要となる。また、コイル全面を成形機
で曲げ加工するため、明瞭な線を維持することは難し
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図６、図７にスパイラ
ル鋼管のシーム溶接部の断面図を模式的に示した。図６
は適正な溶接位置で溶接されている例で、母材３１に対
してなされた内面溶接３２に対して外面溶接３３の位置
が一致し、良好な溶け込み３４が得られ、溶接部の強
度、品質が優れている。これに対して図７では内面溶接
３２と外面溶接３３のトーチがずれており、外面トーチ
がシーム位置からずれているので、溶接溶け込み３５が
浅く場合によっては未溶接欠陥を生ずる。
ル鋼管のシーム溶接部の断面図を模式的に示した。図６
は適正な溶接位置で溶接されている例で、母材３１に対
してなされた内面溶接３２に対して外面溶接３３の位置
が一致し、良好な溶け込み３４が得られ、溶接部の強
度、品質が優れている。これに対して図７では内面溶接
３２と外面溶接３３のトーチがずれており、外面トーチ
がシーム位置からずれているので、溶接溶け込み３５が
浅く場合によっては未溶接欠陥を生ずる。
【０００４】本発明は、スパイラル鋼管のシーム溶接に
おいて、シーム位置と外面溶接トーチ位置とを自動的に
一致させ、オペレータの負荷を軽減すると共に溶接品質
の向上を図ることを目的とする。また、熱分布の検出や
視覚センサによる技術の欠点を解決し、基準線引等の手
間を必要としない技術を提供する。
おいて、シーム位置と外面溶接トーチ位置とを自動的に
一致させ、オペレータの負荷を軽減すると共に溶接品質
の向上を図ることを目的とする。また、熱分布の検出や
視覚センサによる技術の欠点を解決し、基準線引等の手
間を必要としない技術を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するため、外乱要素の大きい外面溶接部（シーム
部）を直接検知するのではなく、溶接点より１ピッチ上
流側の帯鋼エッジの位置を検出し、そのエッジの位置変
動量に応じて、外面溶接機を倣い制御することにより、
常時安定した外面シーム追従を可能にするものである。
解決するため、外乱要素の大きい外面溶接部（シーム
部）を直接検知するのではなく、溶接点より１ピッチ上
流側の帯鋼エッジの位置を検出し、そのエッジの位置変
動量に応じて、外面溶接機を倣い制御することにより、
常時安定した外面シーム追従を可能にするものである。
【０００６】すなわち、本発明は、帯鋼を螺旋状に巻き
ながらエッジ同士を突き合せ、内面、外面の順でそれぞ
れ突き合わせ部を溶接するスパイラル鋼管のシーム溶接
方法において、外面溶接点より螺旋の１ピッチ上流側の
帯鋼のエッジ位置を検出し、この検出結果に従って、外
面溶接トーチの位置を倣い制御することを特徴とするス
パイラル鋼管のシーム溶接方法である。
ながらエッジ同士を突き合せ、内面、外面の順でそれぞ
れ突き合わせ部を溶接するスパイラル鋼管のシーム溶接
方法において、外面溶接点より螺旋の１ピッチ上流側の
帯鋼のエッジ位置を検出し、この検出結果に従って、外
面溶接トーチの位置を倣い制御することを特徴とするス
パイラル鋼管のシーム溶接方法である。
【０００７】上記方法を好適に実施することができる本
発明の装置は、外面溶接トーチの溶接点より螺旋の１ピ
ッチ上流側の帯鋼のエッジ位置を検出する位置検出装置
と、該位置検出装置の検出結果に従って外面溶接トーチ
の位置を調整する制御装置とを備えたことを特徴とする
スパイラル鋼管のシーム溶接装置である。
発明の装置は、外面溶接トーチの溶接点より螺旋の１ピ
ッチ上流側の帯鋼のエッジ位置を検出する位置検出装置
と、該位置検出装置の検出結果に従って外面溶接トーチ
の位置を調整する制御装置とを備えたことを特徴とする
スパイラル鋼管のシーム溶接装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】スパイラル鋼管の製造工程を、図
２に示した。スパイラル鋼管２は帯鋼１を螺旋状に曲げ
そのエッジを溶接して製造される。帯鋼１の幅変動は製
品寸法変動の原因となるためエッジ切断機（エッジミラ
ー）２１等で精度よく一定幅に切断又は切削される。次
いで、成形機２３で螺旋状に曲げ内面溶接機２２で内面
溶接した後、半周後、外面溶接機の溶接トーチ１９で外
面溶接する。
２に示した。スパイラル鋼管２は帯鋼１を螺旋状に曲げ
そのエッジを溶接して製造される。帯鋼１の幅変動は製
品寸法変動の原因となるためエッジ切断機（エッジミラ
ー）２１等で精度よく一定幅に切断又は切削される。次
いで、成形機２３で螺旋状に曲げ内面溶接機２２で内面
溶接した後、半周後、外面溶接機の溶接トーチ１９で外
面溶接する。
【０００９】図１は、本発明の実施例を示すもので、ス
パイラル鋼管２は帯鋼１を螺旋状に曲げ、そのエッジ
５、６を接触させてシーム線４を形成し、溶接トーチ１
９で溶接し、溶接シーム３を形成する。溶接トーチ１９
の溶接点７より螺旋の１ピッチ上流側の帯鋼のエッジ位
置８を位置検出装置１０で検出する。図１の位置検出装
置１０は先端にタッチロール９があり、これを押し付け
る機構を持つ変位計である。レーザ式の非接触式距離計
を用いてもよい。その検出位置の信号１１を信号演算処
理装置１２に入力する。信号演算処理装置１２は、制御
信号１３を出力して駆動系制御装置１４に入力し、駆動
系制御装置１４は操作信号１５を外面溶接装置１６に送
る。外面溶接装置１６はレール１８上を車輪１７によっ
て移動するようになっており、上記位置検出装置１０の
検出値に応じて、溶接トーチ１９の位置を管軸と平行に
移動させて移動量２０を制御する。
パイラル鋼管２は帯鋼１を螺旋状に曲げ、そのエッジ
５、６を接触させてシーム線４を形成し、溶接トーチ１
９で溶接し、溶接シーム３を形成する。溶接トーチ１９
の溶接点７より螺旋の１ピッチ上流側の帯鋼のエッジ位
置８を位置検出装置１０で検出する。図１の位置検出装
置１０は先端にタッチロール９があり、これを押し付け
る機構を持つ変位計である。レーザ式の非接触式距離計
を用いてもよい。その検出位置の信号１１を信号演算処
理装置１２に入力する。信号演算処理装置１２は、制御
信号１３を出力して駆動系制御装置１４に入力し、駆動
系制御装置１４は操作信号１５を外面溶接装置１６に送
る。外面溶接装置１６はレール１８上を車輪１７によっ
て移動するようになっており、上記位置検出装置１０の
検出値に応じて、溶接トーチ１９の位置を管軸と平行に
移動させて移動量２０を制御する。
【００１０】図３は、この原理説明図で、幅がＷである
帯鋼が螺旋角βで螺旋状に巻き成形されると、螺旋の１
ピッチ長さＬは、 Ｌ＝Ｗ／ｃｏｓβ である。すなわち、溶接点７とそれより１ピッチ上流の
帯鋼のエッジ位置８との距離はスパイラル鋼管の仕様に
応じた一定値である。そこで、帯鋼エッジ位置８が８ａ
に△ｘだけずれたとき（帯鋼１が帯鋼３１のようにずれ
たとき）溶接点７も△ｘだけずれた溶接点７ａに移動さ
せることによって、溶接トーチ１９と溶接シーム３の位
置が一致し、正確なシーム位置に溶接トーチ１９を追従
させることができる。
帯鋼が螺旋角βで螺旋状に巻き成形されると、螺旋の１
ピッチ長さＬは、 Ｌ＝Ｗ／ｃｏｓβ である。すなわち、溶接点７とそれより１ピッチ上流の
帯鋼のエッジ位置８との距離はスパイラル鋼管の仕様に
応じた一定値である。そこで、帯鋼エッジ位置８が８ａ
に△ｘだけずれたとき（帯鋼１が帯鋼３１のようにずれ
たとき）溶接点７も△ｘだけずれた溶接点７ａに移動さ
せることによって、溶接トーチ１９と溶接シーム３の位
置が一致し、正確なシーム位置に溶接トーチ１９を追従
させることができる。
【００１１】板幅１２００ｍｍの普通鋼を用いて造管速
度３ｍ／分、サブマージアーク溶接により直径１０００
ｍｍのスパイラル管を製造した。造管後溶接部のサンプ
ルを取出しエッチング処理をしてコイルエッジ（溶接位
置）をトーチ位置の確認を行った。図４は本発明の溶接
シーム中心からのトーチずれ量の度数分布を示すグラフ
である。図５に示す従来の目視調整によるトーチずれを
量に比し、精度が各段に向上した。
度３ｍ／分、サブマージアーク溶接により直径１０００
ｍｍのスパイラル管を製造した。造管後溶接部のサンプ
ルを取出しエッチング処理をしてコイルエッジ（溶接位
置）をトーチ位置の確認を行った。図４は本発明の溶接
シーム中心からのトーチずれ量の度数分布を示すグラフ
である。図５に示す従来の目視調整によるトーチずれを
量に比し、精度が各段に向上した。
【００１２】
【発明の効果】本発明により、外面溶接機の自動倣い制
御を安定的に、精度よく実施することができ、溶接部の
品質向上に寄与した。また、省力化を図ることができ
た。
御を安定的に、精度よく実施することができ、溶接部の
品質向上に寄与した。また、省力化を図ることができ
た。
【図１】本発明の制御方式を示す図である。
【図２】スパイラル鋼管製造の全体説明図である。
【図３】本発明の原理説明図である。
【図４】実施例のトーチずれ量の度数分布を示す図であ
る。
る。
【図５】従来例のトーチずれ量の度数分布を示す図であ
る。
る。
【図６】シーム溶接部の断面図である。
【図７】シーム溶接部の断面図である。
１ 帯鋼 ２ スパイラル鋼管 ３ 溶接シーム ４ シーム線 ５、６ エッジ ７、７ａ 溶接点 ８、８ａ エッジ位置 ９ タッチロール １０ 位置検出装置 １１ 信号 １２ 信号演算処理装置 １３ 制御信号 １４ 駆動系制御装置 １５ 操作信号 １６ 外面溶接装置 １７ 車輪 １８ レール １９ 溶接トーチ ２０ 移動量 ２１ エッジ切断機（エッジミラー） ２２ 内面溶接機 ２３ 成形機 ３１ 母材 ３２ 内面溶接 ３３ 外面溶接 ３４ 溶け込み ３５ 溶け込み
Claims (2)
- 【請求項１】 帯鋼を螺旋状に巻きながらエッジ同士を
突き合せ、内面、外面の順でそれぞれ突き合わせ部を溶
接するスパイラル鋼管のシーム溶接方法において、外面
溶接点より螺旋の１ピッチ上流側の帯鋼のエッジ位置を
検出し、この検出結果に従って外面溶接トーチの位置を
倣い制御することを特徴とするスパイラル鋼管のシーム
溶接方法。 - 【請求項２】 外面溶接トーチの溶接点より螺旋の１ピ
ッチ上流側の帯鋼のエッジ位置を検出する位置検出装置
と、該位置検出装置の検出結果に従って外面溶接トーチ
の位置を調整する制御装置とを備えたことを特徴とする
スパイラル鋼管のシーム溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21777797A JPH1158002A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | スパイラル鋼管のシーム溶接方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21777797A JPH1158002A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | スパイラル鋼管のシーム溶接方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158002A true JPH1158002A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16709577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21777797A Pending JPH1158002A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | スパイラル鋼管のシーム溶接方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1158002A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020090636A (ko) * | 2001-05-29 | 2002-12-05 | 신사문 | 레이저 비전 센서를 이용한 굴곡관의 용접 방법 및 장치 |
| JP2014205181A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 新日鐵住金株式会社 | スパイラル鋼管エッジポジション制御装置及び制御方法 |
| CN104772590A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-07-15 | 唐山开元特种焊接设备有限公司 | 平角焊机械跟踪自动焊接设备 |
| CN105345228A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-24 | 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 | 螺旋焊管焊接过程中的焊点自动跟踪装置 |
-
1997
- 1997-08-12 JP JP21777797A patent/JPH1158002A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020090636A (ko) * | 2001-05-29 | 2002-12-05 | 신사문 | 레이저 비전 센서를 이용한 굴곡관의 용접 방법 및 장치 |
| JP2014205181A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 新日鐵住金株式会社 | スパイラル鋼管エッジポジション制御装置及び制御方法 |
| CN104772590A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-07-15 | 唐山开元特种焊接设备有限公司 | 平角焊机械跟踪自动焊接设备 |
| CN105345228A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-24 | 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 | 螺旋焊管焊接过程中的焊点自动跟踪装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021203 |